【引言】
对于高温条件下进行的化学反应，常规检测技术一般无法同时完成反应的诱发和产物的原位检测。表面增强拉曼技术（SERS），作为原位检测技术领域的新宠，结合了表面等离子体共振产生的局域高能场和拉曼技术的高灵敏度，为在常温下解决这一问题提供了可能。本文使用原位SERS技术，在室温下研究吡啶开环的反应历程，成功检测到整个开环反应过程的中间产物，解析反应机理。
【成果简介】
本文采用自组装技术，制备单层金纳米颗粒作为原位SERS平台。使用金纳米颗粒的表面等离子体共振产生的局域高能量，作为吡啶开环反应的驱动力；使用原位SERS技术的高灵敏度，对各种反应中间产物直接原位检测。成功在室温下检测到吡啶开环反应，并分辨出整个过程的中间产物。包括反应中形成的o-,m-, p-吡啶自由基；m-IM1和 m-IM3过渡态产物；m-TS1和m-TS4瞬态产物等。使用DFT理论计算验证了产物的正确性。同时DFT结果也表明：实验检测到的反应过程为最低能耗过程，进一步证明了检测结果的正确性。这一结果成功证明了原位SERS技术在高能反应中的应用，进一步扩展了原位SERS技术的应用前景。
【图文导读】
图1. （a）自组装单层SERS平台的SEM和AFM表征图；（b）SERS平台的消光曲线；（c）和（d）是FDTD计算得到的局域场强分布。
图2. （a）前300 s内 CPC 分子的SERS信号随时间变化；（b）-CN产物SERS光谱的分峰拟合；（c）-CN产物在金表面的不同结合方式。
图3. （a）和（b）是体系在2 s，10 s和14 s时的SERS光谱；（c）对应的分子结构转化图。
图4. （a），（b）和（c）体系在18 s，24 s和32 s时的SERS光谱；（d）对应的分子结构转化图。
【文章题目】
Direct Observation of Intermediates from the Ring-Opening of CetylpyridiniumChloride by Surface-Enhanced Raman Spectroscopy 论文通讯作者为马雷教授，第一作者为博士生刘根。相关研究成果刊登于The Journal of Physical Chemistry C, 125(2021), 18792. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c03760
